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截閃裝置和引下線系統(tǒng)

為了防止光伏陣列遭到直接雷擊，有必要將太陽(yáng)能模塊布置在隔離的接閃裝置保護(hù)范圍內(nèi)。遵照VdS指導(dǎo)原則2010，大于10kW的光伏設(shè)備，應(yīng)設(shè)計(jì)為“Ⅲ級(jí)”防雷電系統(tǒng)。對(duì)相應(yīng)的保護(hù)等級(jí)，使用滾球法來確定避雷針的高度和數(shù)量。此外，按照IEC62305-3（EN 62305-3），還應(yīng)注意保持光伏支架和避雷針之間的隔離距離。同樣，操作室的防雷等級(jí)也采用“Ⅲ級(jí)”。引下線通過接地母線排連接至接地系統(tǒng)。由于接地母線排端口存在土壤或水泥腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，所以必須使用耐腐蝕材料（不銹鋼V4A，料號(hào)：1.4571），當(dāng)使用鍍鋅鋼時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施（例如：貼密封膠帶或套熱縮管）進(jìn)行保護(hù)。

接地系統(tǒng)  

光伏設(shè)備的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)為環(huán)形接地極（水平接地極），網(wǎng)格大小為20m×20m（圖1）。固定光伏模塊的金屬支架大約每隔10m連接至接地系統(tǒng)。廠房的接地系統(tǒng)按照DIN 18014（德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）采用基礎(chǔ)接地極。光伏設(shè)備和廠房的接地系統(tǒng)通過導(dǎo)體（V4A鋼條，30mm×3.5mm，料號(hào)：1.4571，或鍍鋅鋼）相互連接。將各個(gè)接地系統(tǒng)相互連接起來可以顯著地減小總接地電阻。通過相互網(wǎng)狀交織連接的接地系統(tǒng)可形成一個(gè)等電位面，它能夠顯著減小雷電作用在光伏陣列和廠房建筑之間的連接電纜上所產(chǎn)生的過電壓。水平接地極鋪設(shè)在至少0.5m深的土壤中，使用十字夾相互連接成網(wǎng)格狀。在土壤中的連接頭必須用耐腐蝕帶包裹起來。這也適用于鋪設(shè)在土壤中的V4A鋼條。

等電位連接  

原則上說，從外部進(jìn)入建筑物的所有導(dǎo)電部件一般都必須接入等電位聯(lián)接系統(tǒng)中。完成這些等電位聯(lián)接要求的辦法是：所有不帶電的金屬部件直接連接到等電位系統(tǒng)，帶電部件（如電纜）則通過安裝電涌保護(hù)器間接接入等電位聯(lián)接系統(tǒng)。等電位聯(lián)接最好在建筑物入口附近執(zhí)行，以便防止部分雷電流侵入建筑物。在這種情況下（圖2），廠房中的低電壓供電系統(tǒng)可用多極復(fù)合型雷電流和電涌保護(hù)器保護(hù)可選深圳雷盾T1級(jí)電源防雷模塊LD-ID25（見表1）。

 表1：太陽(yáng)能發(fā)電站的浪涌保護(hù)器的選型

此外，廠房中光伏逆變器的輸入直流導(dǎo)線必須由適配的基于火花間隙的雷電流保護(hù)器保護(hù)，例如：使用復(fù)合型雷電流和電涌保護(hù)器LD-FF40/1000。

光伏陣列的防雷措施
    在接閃裝置遭到雷擊時(shí)，為了減小在太陽(yáng)能模塊產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，在發(fā)電機(jī)接線盒中盡可能靠近光伏發(fā)電機(jī)的地方安裝具有熱監(jiān)控功能的電涌保護(hù)器。對(duì)于電壓高達(dá)1000V直流發(fā)電機(jī)電壓，在正極和負(fù)極對(duì)地之間安裝電涌保護(hù)器LD-FF40/500。因?yàn)楣夥逄幱谕獠糠览籽b置的保護(hù)范圍內(nèi)，該SPD已足以滿足保護(hù)要求。

為延長(zhǎng)保護(hù)裝置周期性現(xiàn)場(chǎng)檢查的時(shí)間間隔，實(shí)踐證明，使用帶有浮動(dòng)觸點(diǎn)的電涌保護(hù)器來指示熱脫扣裝置的工作狀態(tài)是一個(gè)行之有效的方法。

發(fā)電機(jī)接線盒中的電涌保護(hù)器基本確保了對(duì)光伏設(shè)備的區(qū)域性保護(hù)，并且確保傳導(dǎo)及電磁干擾不會(huì)在光伏設(shè)備中引起閃弧。

（注意：對(duì)所謂的“薄膜光伏模塊”的防雷不在此考慮范疇之內(nèi)。）
    

信息系統(tǒng)的防雷措施

廠房?jī)?nèi)具有遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，用于對(duì)光伏設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單而快速的功能檢查。對(duì)光伏設(shè)備的干擾可以及早被操作員發(fā)現(xiàn)并排除。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以連續(xù)不斷地提供光伏設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以便優(yōu)化光伏設(shè)備的輸出。

表2：用于數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器選型

如圖3中所示，通過光伏系統(tǒng)中的的外部傳感器，可進(jìn)行風(fēng)速、模塊溫度以及環(huán)境溫度的測(cè)量。這些測(cè)量值可以直接從數(shù)據(jù)采集單元中讀取。數(shù)據(jù)采集單元具有RS 232或RS 485接口，可連接至計(jì)算機(jī)PC和/或調(diào)制解調(diào)器，以便維修工程師可以通過遠(yuǎn)程診斷確定故障原因并排除故障。圖3中的調(diào)制解調(diào)器連接到ISDN接入端口的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備（NTBA）。如光伏模塊一樣，風(fēng)速和模塊溫度測(cè)量傳感器也安裝在雷電防護(hù)范圍中。這樣，測(cè)量線中便不會(huì)出現(xiàn)雷擊電流，但有可能出現(xiàn)與連接導(dǎo)線相關(guān)的暫態(tài)過電壓，這是雷擊時(shí)在隔離的截閃裝置中產(chǎn)生的感應(yīng)作用。為了可靠、無故障且連續(xù)地將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y(cè)量單元，在引入建筑物內(nèi)的傳感器電纜中，有必要安裝電涌保護(hù)器（表2）。在選擇電涌保護(hù)器時(shí)，必須確保測(cè)量值不會(huì)受到影響。經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)量數(shù)據(jù)的IDSN每一調(diào)制解調(diào)器同樣需要安裝電涌保護(hù)器，以便持續(xù)控制和優(yōu)化設(shè)備的性能。為了這個(gè)目的，在網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的上游，ISDN調(diào)制解調(diào)器的Uk0接口應(yīng)安裝電涌保護(hù)器。此電涌保護(hù)器還可對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備（NTBA）的230V電源提供附加保護(hù)。

  對(duì)于像太陽(yáng)能發(fā)電站這種復(fù)雜的系統(tǒng)，有必要按照IEC 62305-2（EN 62305-2）評(píng)估因雷擊導(dǎo)致?lián)p壞的風(fēng)險(xiǎn)，其結(jié)果要在設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮。對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電站的保護(hù)目標(biāo)是，保護(hù)發(fā)電站的廠房和光伏陣列免遭火災(zāi)（直接雷擊）損壞，并且保護(hù)電氣和電子系統(tǒng)（逆變器、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)主干線）免遭雷電電磁脈沖（LEMP）的影響。